回采工作面變坡點改運煤系統方案優化設計

徐大連

（徐州礦務集團有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 引言

深部礦井特別是資源緊張的礦井，提高煤炭資源回收率，延長工作面開采時間，對于緩解工作面接續緊張局面，合理有序推進生產布局，延長礦井的開采年限具有重要的意義。與單一煤層相比，多煤層礦井普遍采用聯合布置方式，采區主要準備巷道均布置在上下煤層中間，造成回采工作面兩道采區運煤上山和軌道上山存在一定的高差，往往通過傾斜巖巷連通。工作面回采末期，由于巷道距離短，鄰近采區運輸上山等準備巷道調整運煤系統較為困難，無法回采至設計的停采線，最終造成工作面提前結束，造成煤炭可采資源的浪費，同時增加了工作面接續的緊張情況。本文以張雙樓煤礦93604 工作面回采末期運輸機道運煤系統改造為研究對象，通過不同改造運輸系統方案進行對比，分析各方案在效率、回收率、經濟性方面的優缺點，以期找到最優改造方案。

2 地質概況

2.1 93604工作面基本情況

-1000m 水平西三采區，含煤煤層主要為7 煤、9 煤，層間距約50m 左右，布置有兩條上山巷道，分別為-1000m 西三運輸上山和-1000m 西三軌道上山，位于7 煤、9 煤中間，距9 煤約25m。93604工作面位于-1000m 水平西三采區，所在煤層為9煤。煤層厚度1.0~5.8m，平均厚度約2.3m，煤層傾角19~35°，平均24°。工作面頂板為堅硬細砂巖，底板為泥巖，設計回采長度1260m，面長172m，可采儲量64.86 萬t。

2.2 93604運輸機道布置

93604 運輸機道分為三個部分，里段為跟煤層頂板掘進的煤巷，長度1290m；中間段為傾斜巖巷，長度96.5m，與里段形成約16°夾角的上山變坡點；外段為水平巖巷，長度40.5m，與-1000m 西三運輸上山連通。93604 運輸機道共布置四部SJ-2×75 型膠帶輸送機，分別長153m、458m、458m、375m。超前內布置一部SZZ800/250 型橋式轉載機，長度36m。93604 運輸機道外段和中間段為第一部膠帶輸送機，向里依次為第二、三、四部膠帶輸送機，第一部膠帶輸送機與第二部膠帶輸送機在變坡點搭接形成系統。93604 運輸機道運煤系統如圖1 所示。

圖1 93604 溜子機道運輸系統

3 改運煤系統方案

3.1 運煤系統改造必要性

隨工作面回采，溜子機道膠帶輸送機長度不斷減小，直至不能維持正常運行時必須改造運煤系統。溜子道第二部膠帶輸送機保證正常運行的長度最小為60m，刨除皮帶機尾與轉載搭接距離，此時工作面距變坡點90m。根據設計，工作面停采線距變坡點60m，兩者相差30m，此時停采造成煤炭損失1.83萬t。因此，必須改造運輸系統，提高資源回收率。

3.2 運煤系統改造方案

（1）方案一

當工作面回采至距變坡點90m 時，拆除第二部膠帶輸送機，鋪設一部40T 溜子，長度為60m，轉載機與40T 溜子搭接形成運煤系統。隨工作面回采，不斷拆除40T 溜子溜槽，保證轉載機能夠順利向前拉移。

（2）方案二

當工作面回采至距變坡點90m 時，拆除第二部膠帶輸送機4 節儲藏架和2 節皮帶移動機尾，能夠余出15m 回采空間。當工作面回采至距變坡點75m時，鋪設一部40T 溜子，長度為45m，轉載機與40T 溜子搭接形成運煤系統。隨工作面回采，不斷拆除40T 溜子溜槽，保證轉載機能夠順利向前拉移。

（3）方案三

當工作面回采至距變坡點90m 時，拆除第二部膠帶輸送機4 節儲藏架和2 節皮帶移動機尾，能夠余出15m 回采空間。當工作面回采至距變坡點75m時，拆除第二部膠帶輸送機動力裝置，將一部、二部皮帶連成整體，利用原二部皮帶主滾筒、卸載滾筒導向，使上下皮帶能夠在變坡點改變方向。

3.3 方案比較

改造運煤系統方案的選擇主要受改造成本的影響，改造成本主要包括設備費用、人工費用等。拆除皮帶大架及皮帶機尾等工作，利用每天早班檢修時間施工，不需要額外施工時間。拆除皮帶大架并安裝一套40T 溜子，需一個原班時間，安裝一部40T 溜子，需費用17 萬元，此外每天租賃費用約0.3萬元，原班支付人工費約3.5 萬元。正常回采期間，原班出煤6 刀，采用40T 溜子出煤時，原班出煤4 刀。

（1）方案一增加了設備費用、鋪設40T 溜子人工費及改系統后人工費。方案一改造運煤系統成本為：

式中：

E-設備費用，萬元；

L-人工費用，萬元；

E0-設備基礎費用，取17 萬元；

E1-設備單日租賃費，取0.3 萬元；

S-回采距離，取30m；

n-單日回采刀數，取4 刀；

L2-單日人工成本，取3.5 萬元；

t1-設備安裝時間，取1d。

（2）方案二分為兩個階段，第一階段正常回采，第二階段鋪設40T 溜子，增加了設備費用、鋪設40T 溜子人工費及改系統后人工費。方案二改造運煤系統成本為：

式中：

E-設備費用，萬元；

L-人工費用，萬元；

E0-設備基礎費用，取17 萬元；

E1-設備單日租賃費，取0.3 萬元；

S1-第一階段回采距離，取15m；

S2-第二階段回采距離，取15m；

n1-第一階段單日回采刀數，取6 刀；

n2-第二階段單日回采刀數，取4 刀；

L2-單日人工成本，取3.5 萬元；

t1-設備安裝時間，取1d。

（3）方案三分為兩個階段，取消了40T 溜子，延長回采時間增加人工費。方案三改造運煤系統成本為：

式中：

S-回采距離，取30m；

n-單日回采刀數，取6 刀；

L-單日人工成本，取3.5 萬元。

根據計算，方案三總費用29.16 萬元，較方案二節省費用29.94 萬元，較方案一節省費用39.14萬元，經濟效益最好。且方案三回采時間8.3d，小于方案二回采時間11.5d、方案一回采時間13.5d，因此，選用方案三。三種方案主要經濟指標見表1。

表1 三種方案主要經濟指標

4 工程實踐

根據改造系統方案比較，選取方案三進行工程應用。當工作面回采至距邊坡點90m 時，拆除2 節皮帶移動機尾合4 節儲藏架，并鋪設H 架，形成系統。工作面繼續回采，當工作面距變坡點75m 時，再次改造系統，拆除第二部膠帶輸送機動力裝置和后方5 節大架，二部皮帶上皮帶繞過卸載滾筒后通過二部皮帶第一臺主滾筒導向后與一部皮帶上皮帶連成一體，二部皮帶下皮帶繞過壓帶滾筒后通過一部機尾滾筒導向后與一部皮帶下皮帶連成一體，通過一部皮帶裝置張緊后形成運煤系統，如圖2 所示。

圖2 改運煤系統示意圖

運煤系統改造分步進行，拆除皮帶大架等工作利用早班檢修時間進行，工作量較小，避免了大規模改造系統造成生產的中斷和待回設備堆積，確保了生產平穩。與此同時，減少了鋪設40T 溜子，避免了回采過程中不斷拆除溜槽工序，提高了作業安全性，加快了回采進度。

5 結 語

回采工作面運輸機道邊坡點的存在使傳統改造運煤系統方案無法實施，本文提出鋪設40T 溜子、利用皮帶滾筒導向等方式優化改造運煤系統，利用經濟效益方式對比分析，選定最終方案，并進行工程應用，應用效果良好，提高了資源回收效率，加快了回采進度。